Page 71 - 理化检验-物理分册2023年第二期
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李 欣, 等: 1Cr11Ni2W2MoV 钢高压涡轮轴裂纹形成原因
轴体从试验器中正常拆卸, 因此在裂纹附近对轴身 可见明显的二次裂纹。裂纹两侧在轴体拐角处有明
进行了切割, 裂纹宏观形貌如图2所示。 显变形。轴体外表面可见沿圆周方向的磨损烧蚀特
裂纹基本沿转接拐角处周向分布, 裂纹尾部与 征[ 见图3a )], 裂纹区域台阶上的销子均有不同程
主裂纹呈135° 角, 沿轴体扩展, 裂纹两侧外形吻合, 度磨损[ 见图3b )]。
图2 高压涡轮轴裂纹宏观形貌
图3 轴体外表面烧蚀区和连接销磨损区宏观形貌
在裂纹处剖开试样, 可见断面有两种差异较大
的特征, 断面中部区域( 区域1 ) 平坦, 该区域裂纹扩
展路径均沿轴体和端面台阶的圆周分布, 该区域长
度约为5cm , 占裂纹长度的1 / 4 ; 断面两侧区域( 区
域2 ) 起伏明显, 且可见沿圆周和壁厚方向的大应力
撕裂特征, 区域3为人工打断区( 见图4 )。
图4 断口宏观形貌
通过宏观断口的放射棱线可判断裂纹起源于1
区, 裂纹产生于轴体外表面与端面台阶转接拐角处
圆周表面, 裂纹源区呈多处点源或线源形式。
1.2 断口分析
在扫描电镜( SEM ) 下观察断口形貌, 可见断面 图5 断面裂纹源区及裂纹附近轴体表面的SEM 形貌
磨损严重( 见图5 )。 沿裂纹附近的拐角处纵向取样, 观察拐角处截
断口1区可见解理河流状花样, 2 区可见大应 面与轴身的显微组织( 见图7 ), 由图7可知: 材料的
力撕裂快速扩展和磨损特征, 3 区呈现韧窝特征。 显微组织正常, 为板条状马氏体。
断口3个区域的 SEM 形貌如图6所示。
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